Što je termoplastični poliuretanski elastomer?
Poliuretanski elastomer je niz poliuretanskih sintetičkih materijala (ostale vrste se odnose na poliuretansku pjenu, poliuretansko ljepilo, poliuretanski premaz i poliuretanska vlakna), a termoplastični poliuretanski elastomer je jedan od tri tipa poliuretanskog elastomera, ljudi ga obično nazivaju TPU ( druge dvije glavne vrste poliuretanskih elastomera su lijevani poliuretanski elastomeri, skraćeno CPU, i miješani poliuretanski elastomeri, skraćeno MPU).
TPU je vrsta poliuretanskog elastomera koji se može plastificirati zagrijavanjem i otopiti otapalom.U usporedbi s CPU i MPU, TPU ima malo ili nimalo kemijskog umrežavanja u svojoj kemijskoj strukturi.Njegov molekularni lanac je u osnovi linearan, ali postoji određena količina fizičkog unakrsnog povezivanja.Ovo je termoplastični poliuretanski elastomer koji je vrlo karakteristične strukture.
Struktura i klasifikacija TPU
Termoplastični poliuretanski elastomer je (AB) blok linearni polimer.A predstavlja polimerni poliol (ester ili polieter, molekulske težine 1000~6000) velike molekularne težine, koji se naziva dugi lanac;B predstavlja diol koji sadrži 2-12 ugljikovih atoma ravnog lanca, koji se naziva kratki lanac.
U strukturi termoplastičnog poliuretanskog elastomera, segment A naziva se meki segment, koji ima karakteristike fleksibilnosti i mekoće, što TPU čini rastezljivim;Uretanski lanac nastao reakcijom između B segmenta i izocijanata naziva se tvrdim segmentom, koji ima i kruta i tvrda svojstva.Podešavanjem omjera A i B segmenata izrađuju se TPU proizvodi različitih fizikalno-mehaničkih svojstava.
Prema strukturi mekog segmenta, može se podijeliti na tip poliestera, tip polietera i tip butadiena, koji redom sadrže estersku skupinu, etersku skupinu ili butensku skupinu.Prema strukturi tvrdog segmenta, može se podijeliti na uretanski tip i uretan urea tip, koji se redom dobivaju od etilen glikolnih produživača lanca ili diaminskih produživača lanca.Uobičajena klasifikacija podijeljena je na tip poliestera i tip polietera.
Koje su sirovine za sintezu TPU-a?
(1) polimerni diol
Makromolekularni diol s molekulskom masom u rasponu od 500 do 4000 i bifunkcionalnim skupinama, sa sadržajem od 50% do 80% u TPU elastomeru, igra odlučujuću ulogu u fizikalnim i kemijskim svojstvima TPU.
Polimer Diol prikladan za TPU elastomer može se podijeliti na poliester i polieter: poliester uključuje politetrametilen glikol adipinske kiseline (PBA) ε PCL, PHC;Polieteri uključuju polioksipropilen eter glikol (PPG), tetrahidrofuran polieter glikol (PTMG) itd.
(2) Diizocijanat
Molekularna težina je mala, ali funkcija je izvanredna, koja ne samo da igra ulogu povezivanja mekog segmenta i tvrdog segmenta, već također daje TPU-u različita dobra fizikalna i mehanička svojstva.Diizocijanati primjenjivi na TPU su: metilen difenil diizocijanat (MDI), metilen bis (-4-cikloheksil izocijanat) (HMDI), p-fenildiizocijanat (PPDI), 1,5-naftalen diizocijanat (NDI), p-fenildimetil diizocijanat ( PXDI), itd.
(3) Produživač lanca
Produživač lanca s molekularnom težinom od 100~350, koji pripada malom molekularnom Diolu, male molekularne težine, otvorene strukture lanca i bez supstituentske skupine pogodan je za postizanje visoke tvrdoće i visoke skalarne težine TPU.Produživači lanca pogodni za TPU uključuju 1,4-butandiol (BDO), 1,4-bis (2-hidroksietoksi) benzen (HQEE), 1,4-cikloheksandimetanol (CHDM), p-fenildimetilglikol (PXG), itd.
Modifikacija Primjena TPU-a kao sredstva za ojačavanje
Kako bi se smanjili troškovi proizvoda i postigla dodatna izvedba, poliuretanski termoplastični elastomeri mogu se koristiti kao često korišteni agensi za očvršćavanje za očvršćavanje raznih termoplastičnih i modificiranih gumenih materijala.
Zbog svoje visoke polarnosti, poliuretan može biti kompatibilan s polarnim smolama ili gumama, kao što je klorirani polietilen (CPE), koji se može koristiti za izradu medicinskih proizvoda;Miješanje s ABS-om može zamijeniti inženjersku termoplastiku za upotrebu;Kada se koristi u kombinaciji s polikarbonatom (PC), ima svojstva kao što su otpornost na ulja, gorivo i udarce, a može se koristiti za izradu karoserija automobila;U kombinaciji s poliesterom, njegova žilavost se može poboljšati;Osim toga, može biti dobro kompatibilan s PVC-om, polioksimetilenom ili PVDC-om;Poliesterski poliuretan može biti dobro kompatibilan sa mješavinom 15% nitrilne gume ili 40% nitrilne gume/PVC;Polieter poliuretan također može biti dobro kompatibilan s ljepilom mješavine 40% nitrilne gume/polivinil klorida;Također može biti kompatibilan s kopolimerima akrilonitril stirena (SAN);Može formirati međuprožimajuće mrežne (IPN) strukture s reaktivnim polisiloksanima.Velika većina gore spomenutih mješavina ljepila već je službeno proizvedena.
Posljednjih godina u Kini se povećava broj istraživanja o ojačavanju POM-a pomoću TPU-a.Mješavina TPU-a i POM-a ne samo da poboljšava otpornost na visoke temperature i mehanička svojstva TPU-a, već također značajno ojačava POM.Neki su istraživači pokazali da je u ispitivanjima vlačnog loma, u usporedbi s POM matricom, legura POM s TPU-om prešla iz krtog loma u duktilni lom.Dodavanje TPU-a također daje POM-u sposobnost pamćenja oblika.Kristalno područje POM-a služi kao fiksna faza legure s pamćenjem oblika, dok amorfno područje amorfnog TPU-a i POM-a služi kao reverzibilna faza.Kada je temperatura odziva oporavka 165 ℃ i vrijeme oporavka 120 sekundi, stopa oporavka legure doseže preko 95%, a učinak oporavka je najbolji.
TPU je teško kompatibilan s nepolarnim polimernim materijalima kao što su polietilen, polipropilen, etilen propilen kaučuk, butadien kaučuk, izoprenski kaučuk ili otpadni gumeni prah i ne može se koristiti za proizvodnju kompozita s dobrim performansama.Stoga se za potonje često koriste metode površinske obrade kao što su plazma, korona, mokra kemija, temeljni premaz, plamen ili reaktivni plin.Na primjer, American Air Products and Chemicals Company provela je F2/O2 površinsku obradu aktivnog plina na polietilenskom finom prahu ultravisoke molekularne težine s molekularnom težinom od 3-5 milijuna i dodala ga poliuretanskom elastomeru u omjeru 10 %, što može značajno poboljšati njegov modul savijanja, vlačnu čvrstoću i otpornost na trošenje.A obrada površine aktivnim plinom F2/O2 također se može primijeniti na usmjereno izdužena kratka vlakna duljine 6-35 mm, što može poboljšati krutost i otpornost na trganje kompozitnog materijala.
Koja su područja primjene TPU-a?
Godine 1958. Goodrich Chemical Company (sada preimenovana u Lubrizol) prvi je put registrirala TPU marku Estane.Tijekom proteklih 40 godina u svijetu je bilo više od 20 robnih marki, a svaka marka ima nekoliko serija proizvoda.Trenutno su glavni proizvođači TPU sirovina u svijetu: BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, McKinsey, Golding itd.
Kao izvrstan elastomer, TPU ima široku paletu nizvodnih proizvoda koji se široko koriste u svakodnevnim potrepštinama, sportskoj robi, igračkama, ukrasnim materijalima i drugim poljima.Dolje je nekoliko primjera.
① Materijali za cipele
TPU se uglavnom koristi za materijale za cipele zbog svoje izvrsne elastičnosti i otpornosti na habanje.Proizvodi obuće koji sadrže TPU puno su udobniji za nošenje od uobičajenih proizvoda obuće, pa se više koriste u proizvodima vrhunske obuće, posebno u nekim sportskim i ležernim cipelama.
② Crijeva
Zbog svoje mekoće, dobre vlačne čvrstoće, otpornosti na udarce i otpornosti na visoke i niske temperature, TPU crijeva naširoko se koriste u Kini kao crijeva za plin i ulje za mehaničku opremu poput zrakoplova, tenkova, automobila, motocikala i alatnih strojeva.
③ Kabel
TPU pruža otpornost na trganje, otpornost na habanje i karakteristike savijanja, pri čemu je otpornost na visoke i niske temperature ključna za performanse kabela.Tako na kineskom tržištu, napredni kabeli kao što su upravljački kabeli i kabeli za napajanje koriste TPU za zaštitu materijala premaza složenih dizajna kabela, a njihove primjene postaju sve raširenije.
④ Medicinski uređaji
TPU je siguran, stabilan i visokokvalitetan PVC zamjenski materijal, koji neće sadržavati ftalate i druge kemijski štetne tvari, te će migrirati u krv ili druge tekućine u medicinskom kateteru ili medicinskoj torbi i uzrokovati nuspojave.Štoviše, posebno razvijeni TPU za ekstruziju i za ubrizgavanje može se jednostavno koristiti uz malo otklanjanja grešaka u postojećoj PVC opremi.
⑤ Vozila i druga prijevozna sredstva
Ekstrudiranjem i presvlačenjem obje strane najlonske tkanine poliuretanskim termoplastičnim elastomerom, mogu se izraditi borbene splavi za napuhavanje i izviđačke splavi koje nose 3-15 osoba, s mnogo boljim performansama od splavi na napuhavanje od vulkanizirane gume;Poliuretanski termoplastični elastomer ojačan staklenim vlaknima može se koristiti za izradu karoserijskih dijelova kao što su oblikovani dijelovi na obje strane samog automobila, obloge vrata, branici, trake protiv trenja i rešetke.
Vrijeme objave: 10. siječnja 2021